Tài liệu Lý thuyết ma sát và hao mòn doc

Chương 1*Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô - Biên soạn- Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT MA SÁT VÀ HAO MÒN 1.1. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ MA SÁT VÀ HAO MÒN 1.1.1. Khái niệm về ma sát 1.1.1.1. Quan điểm cổ điển tỷ lệ thuận với tải trọng pháp tuyến N: Lực ma sát F ms NF ms . μ = N- tải trọng pháp tuyến. μ-hệ số ma sát, μ =const. Công thức trên chỉ có phạm vi sử dụng nhất định. 1.1.1.2. Quan điểm hiện đại Ma sát là kết quả của nhiều dạng tương tác phức tạp khác nhau, khi có sự tiếp xúc và dịch chuyển hoặc có xu hướng dịch chuyển giữa hai vật thể, trong đó diễn ra các quá trình cơ, lý, hoá, điện quan hệ của các quá trình đó rất phức tạp phụ thuộc vào đặc tính tải, vận tốc trượt, vật liệu và môi trường. NF ms . μ = μ- hệ số ma sát, μ = f(p,v,C) N-tải trọng pháp tuyến C-điều kiện ma sát (vật liệu, độ cứng, độ bóng, chế độ gia công, môi trường) Công ma sát A chuyển hoá thành nhiệt năng Q và năng lượng hấp phụ giữa 2 bề mặt E. Δ A = Q + Δ E. 1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số ma sát 1.1.2.1. Ảnh hưởng của tải trọng. μ 0 p th1 p th2 p’ th1 p’ th2 P μ = f(p, C 2 ) μ = f(p, C 1 ) Khi thay đổi p thì μ thay đổi theo. Nhưng tồn tại một khoảng p < p <p th1 th2 mà trong đó μ ổn định và nhỏ nhất. Khi μ vượt ra ngoài khoảng đó thì xảy ra hư hỏng và μ tăng cao. Hình1.1. Ảnh hưởng của tải trọng đến μ Nhận xét: Khi thay đổi điều kiện ma sát C thì dạng đường cong không thay đổi mà chỉ thay đổi các giá trị μ, p , p . th1 th2 1 Chương 1*Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô - Biên soạn- Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành 1.1.2.2. Ảnh hưởng của vận tốc. Hình 1.2 Đường cong μ = f(v,C) cũng có qui luật tương tự đường cong μ = f(p,C). μ 0 v th1 v th2 v’ th1 v’ th2 v μ = f(v, C 1 ) μ = f(v, C 2 ) Hình1.2. Ảnh hưởng của vận tốc đến μ 1.1.2.3. Ảnh hưởng của điều kiện ma sát. Hình 1.3 Thí nghiệm 1: cho cặp ma sát Fe-Fe làm việc với tải trọng p = const, vận tốc v = const, có cho và không cho bột mài vào giữa hai bề mặt ma sát. O A B C D t μ OA: không có bột mài. AB: μ giảm do tác dụng rà trơn của bột mài BC: μ tăng cao và không ổn định do sự phá hoại của bột mài. CD: không có bột mài > μ ổn định và giảm. Hình1.3. Ảnh hưởng của điều kiện ma sát đến μ Nhận xét: μ ≠ const khi điều kiện ma sát thay đổi Thí nghiệm 2: Cho ba cặp ma sát Fe-Fe, Al-Al, Cu-Cu làm việc với p = const, v =const, thay đổi chế độ gia công để đạt độ bóng bề mặt khác nhau. Kết quả, μ thay đổi như bảng 1.1 Bảng 1.1. Ảnh hưởng của độ bóng bề mặt đến μ μ Độ bóng Phương pháp gia công Fe-Fe Al-Al Cu-Cu Đánh bóng bằng điện giải 2,08 4,05 1,7 ∇7 Đánh bóng bằng điện giải 1,32 3,00 1,08 ∇14 Đánh bóng bằng điện giải có lớp màng ô xít dày 300A 0,8 1,08 0,37 ∇14 0 Giữa hai bề mặt có màng dầu bôi trơn 0,06 0,05 0,07 ∇14 Kết luận: hệ số ma sát phụ thuộc vào nhiều yếu tố. μ = f(p,v,C) - μ ≠ const. - Tồn tại khoảng có μ = const và nhỏ nhất. - Cho ta phương hướng chỉ đạo thực tiễn thay đổi điều kiện ma sát C sao cho mở rộng được phạm vi sử dụng mà μ = const và nhỏ nhất. 1.1.3. Phân loại ma sát - Dựa vào động học chuyển động: 2 Chương 1*Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô - Biên soạn- Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành p v v p Hình 1.4. Các dạng ma sát + Ma sát trượt. + Ma sát lăn. + Ma sát xoay. - Dựa vào sự tham gia của chất bôi trơn: + Ma sát ướt. + Ma sát khô. + Ma sát tới hạn. - Dựa vào động lực học: + Ma sát tĩnh. + Ma sát động - Dựa vào đặc tính quá trình ma sát: + Ma sát bình thường là quá trình ma sát trong đó chỉ xảy ra hao mòn tất yếu và cho phép (xảy ra từ từ, chỉ trên lớp cấu trúc thứ cấp, không xảy ra sự phá hoại kim loại gốc), trong phạm vi giới hạn của tải trọng, vận tốc trượt và điều kiện ma sát bình thường. + Ma sát không bình thường là quá trình ma sát trong đó p,v,C vượt ra ngoài phạm vi giới hạn, xảy ra hư hỏng: tróc loại 1, loại 2, mài mòn Người ta tìm các biện pháp thiết kế, công nghệ, sử dụng để mở rộng phạm vi cho phép của p, v, C theo hướng tăng hoặc giảm μ . Ví dụ: Cần tăng μ : má phanh, bề mặt ma sát của đĩa ly hợp ma sát. Cần giảm μ : ổ trượt, ổ lăn 1.2. KHÁI NIỆM VỀ HAO MÒN, HƯ HỎNG 1.2.1. Khái niệm chung Hao mòn: Là sự phá hoại dần dần bề mặt ma sát, thể hiện ở sự thay đổi kích thước dần dần theo thời gian. Trong quá trình hao mòn không xảy ra sự phá hoại kim loại gốc mà chỉ xảy ra sự phá hoại trên lớp bề mặt chi tiết (gọi là lớp cấu trúc thứ cấp). Lớp cấu trúc thứ cấp Kim loại gốc Chỉ tiêu đánh giá hao mòn: Để đánh giá hao mòn người ta dùng tỉ số giữa lượng hao mòn tuyệt đối với chiều dài của quãng đường xe chạy gọi là cường độ mòn. Hình 1.5. Hao mòn lớp cấu trúc thứ cấp - Cường độ mòn I: I = L ll 21 − L VV 21 − L GG 21 − ( μ m/1000km) hoặc I= (m3/1000km) hoặc I= (g/1000km). 3 Chương 1*Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô - Biên soạn- Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành l 1 , l 2 -kích thước chi tiết đo theo phương pháp tuyến với bề mặt ma sát trước ma sát và khi đo, ( μ m). V 1 , V 2 -thể tích chi tiết trước và sau khi đo. G 1 , G 2 -khối lượng chi tiết trước và sau khi đo. L-chiều dài quãng đường xe chạy, (1000km). - Tốc độ mòn V: V = t ll 21 − t VV 21 − L GG 21 − ( μ m/giờ) hoặc V= (m3/giờ) hoặc I= (g/giờ) t-thời gian ma sát (giờ) Hư hỏng: là sự phá hoại bề mặt chi tiết xảy ra không có qui luật và ở mức độ vĩ mô. Có thể quan sát được bằng mắt thường và có sự phá hoại kim loại gốc như: tróc, rỗ, biến dạng bề mặt, cong, vênh, cào, xước, nứt bề mặt (phương pháp tuyến), dập, lún, xâm thực. 1.2.2. Phân loại hao mòn, hư hỏng 1.2.2.1. Phân loại hao mòn Hao mòn ôxy hoá loại 1: là hao mòn mà lớp cấu trúc thứ cấp là lớp màng dung dịch rắn (có xô lệch mạng). Hao mòn ôxy hoá loại 2: là hao mòn mà lớp cấu trúc thứ cấp là lớp ôxít. Ví dụ: FeO, Fe2O3 1.2.2.2. Phân loại hư hỏng Tróc loại 1: là dạng phá hoại bề mặt, thể hiện sự dính cục bộ giữa hai bề mặt do biến dạng dẻo gây ra vì lực lớn quá giới hạn đàn hồi. Tróc loại 2: là dạng phá hoại bề mặt, thể hiện sự dính cục bộ giữa hai bề mặt do nhiệt gây ra. Mài mòn: do tồn tại hạt mài giữa hai bề mặt ma sát, do cát bụi hoặc do tróc Tróc ôxi hoá động: là sự cường hoá quá trình hao mòn. Ăn mòn điện hoá, xâm thực Mỏi: xảy ra khi tải trọng thay đổi tuần hoàn, xuất hiện và phát triển các vết nứt tế vi, dẫn đến gãy đột ngột. 1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hao mòn, hư hỏng Bất kỳ cặp chi tiết nào làm việc với nhau đều sinh ra ma sát trong điều kiện có trượt tương đối, chịu lực, điều kiện môi trường làm việc, chất bôi trơn, chất lượng chi tiết (thành phần vật liệu, tính chất cơ lý hoá bề mặt ) là dẫn đến hao mòn. 4 Chương 1*Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô - Biên soạn- Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành 1.2.3.1. Ảnh hưởng của tải trọng p Thí nghiệm: Cho cặp ma sát thép Y10A có nhiệt luyện làm việc với nhau khi tăng dần P, đo I, hình 1.6: I [mg/100km] p 1 p 2 p 3 p[kg/m 2 ] 1 2 3 Hình 1.6. Ảnh hưởng của tải trọng đến hao mòn, hư hỏng. Đường 1: ứng với v = 3,11 m/s Đường 2: ứng với v = 2,59 m/s Đường 3: ứng với v= 1,78 m/s Kết luận: Ở vận tốc trong giới hạn nào đó, cường độ hao mòn là ổn định và nhỏ nhất khi p≤[p]. Nếu p>[p] thì hao mòn xảy ra mãnh liệt. 1.2.3.2. Ảnh hưởng của vận tốc trượt v Vận tốc trượt cho phép mở rộng khả năng chịu tải nhưng chưa rõ mà phải nghiên cứu ảnh hưởng riêng của từng chi tiết như thế nào: I [mg/100km] 1 2 3 4 v[m/s] Hình 1.7. Ảnh hưởng của vận tốc đến hao mòn, hư hỏng Thí nghiệm: cho cặp ma sát thép C10 làm việc với nhau, thay đổi v, đo cường độ hao mòn I, hình 1.7.: Vùng 1 và 3: có hao mòn nhỏ và ổn định (ứng với hao mòn ô xy hoá) Vùng 2: hao mòn lớn nhất (tróc loại 1) Vùng 4: tróc loại 2 1.2.3.3.Ảnh hưởng của điều kiện ma sát Ảnh hưởng của tính chất vật liệu Từ hai thí nghiệm đối với thép Y10A và thép C10 ta thấy: - Thép Y10A không có dạng phá hoại do tróc, còn thép C10 có phá hoại do tróc. Để chống tróc loại 1 phải dùng vật liệu khác nhau cho hai chi tiết ma sát với nhau. Vì nếu giống nhau thì chúng có mạng tinh thể giống nhau nên dễ khuếch tán với nhau. - Độ cứng càng cao thì độ mòn càng thấp. Ảnh hưởng của chất bôi trơn - Tác dụng của chất bôi trơn: giảm ma sát làm giảm hao mòn, làm mát chi tiết, bao kín bề mặt, bảo vệ bề mặt khỏi bị ôxy hoá, làm sạch bề mặt. - Yêu cầu đối với chất bôi trơn: + Phải bảo đảm khả năng làm việc trong phạm vi P,v, + Phải điền đầy các hõm và lỗ tế vi, bám toàn bộ vào bề mặt chi tiết tạo thành màng dầu bôi trơn. + Tạo khả năng cản trượt lớn theo phương vuông góc với bề mặt ma sát và nhỏ theo phương tiếp tuyến với bề mặt ma sát. + Không gây hại đến chi tiết (ăn mòn). 5 Chương 1*Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô - Biên soạn- Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành + Không tạo cặn, sinh bọt nhũ - Cơ chế bôi trơn: + Ma sát ướt (bôi trơn thuỷ động). Khi trục bắt đầu quay, do dầu có độ nhớt, nên trong khe hở giữa trục và bạc tạo thành nêm dầu có áp suất, áp suất càng tăng khi tốc độ quay của trục tăng lên. Đến khi ứng với tốc độ nào đó, tổng áp lực của dầu đủ sức nâng trục lên, không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa trục và bạc, dẫn đến không hao mòn. Thực tế khi khởi động, tắt máy hoặc thay đổi tốc độ thì trục và bạc có tiếp xúc nên có hao mòn. p n η . như ở đồ thị. Trong đó: Trong bôi trơn thuỷ động hệ số ma sát μ phụ thuộc vào n-số vòng quay/phút η-độ nhớt p-áp suất 1-vùng ma sát khô 2-vùng ma sát tới hạn 3-vùng ma sát ướt, vùng này vẫn có μ là do nội ma sát trong dầu. + Ma sát tới hạn: xảy ra khi lớp màng dầu có chiều dày rất nhỏ δ < 0,1μm. Ở bề dày này, các phân tử dầu sắp xếp đúng hướng. Do đó, cácchi tiết như trượt trên một đệm đàn hồi, μ giảm. Tuy nhiên, đây là một quá trình kém bền vững dễ chuyển thành ma sát khô hoặc ướt. μ - Cải thiện tính chất dầu bôi trơn: người ta pha vào dầu bôi trơn các chất phụ gia hoạt tính hoá học hoặc hoạt tính bề mặt. + Chất phụ gia hoạt tính hoá học, có gốc là axit vô cơ, làm tăng khả năng chịu tải của màng dầu bôi trơn, cải thiện độ bền lớp cấu trúc thứ cấp, mở rộng phạm vi làm việc, giảm hao mòn. + Chất phụ gia hoạt tính bề mặt, có gốc là các axit hữu cơ, gốc rượu, xà phòng, có tác dụng làm mềm lớp rất mỏng trên bề mặt chi tiết, làm tăng khả năng rà khít nhanh, giảm áp suất riêng, giảm lực ma sát, công ma sát. Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt ma sát Chất lượng bề mặt ma sát được thể hiện qua các yếu tố: - Hình học bề mặt: vĩ mô, vi mô và siêu vi mô: + Vĩ mô: phản ánh trên toàn bộ, phạm vi lớn: độ côn, độ ô van, dung sai chế tạo, những sai số này do dao động của hệ máy-dao-chi tiết trong quá trình gia công gây nên. + Vi mô: phản ánh tình trạng bề mặt ở phạm vi kích thước tương đối bé + Siêu vi mô: là sai khác hình học trong phạm vi rất nhỏ do cấu trúc kim loại gây ra. p n η . Thực tế Lý thuyết 1 2 3 Hình 1.8. Anh hưởng của n, η ,p đến hệ số ma sát. 6 Chương 1*Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô - Biên soạn- Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành - Trạng thái ứng suất bề mặt: do tác dụng lực biến dạng dẻo nên trên bề mặt chi tiết luôn luôn có ứng suất dư (trong quá trình công nghệ và trong quá trình sử dụng). Trạng thái ứng suất thay đổi dễ gây ra nứt tế vi, hỏng do mỏi. - Tính chất cơ lý hoá bề mặt: + Sau khi gia công chế tạo ở bước cuối cùng, người ta tiến hành tôi, thấm C,N, phun bi Do thao tác như vậy, nên bề mặt chi tiết có khả năng hấp thụ lớn, tính chất bề mặt khác với tính chất kim loại gốc. Mặt khác, do thay đổi trạng thái kim loại bề mặt nên nó có năng lượng tự do lớn, dễ hấp phụ các nguyên tử môi trường tạo thành lớp ô xít hoặc lớp dung dịch rắn. + Trong quá trình làm việc: do biến dạng dẻo, lực, vận tốc trượt lớp kim loại bề mặt bị biến dạng dẻo nhiều lần, đồng thời bản thân chúng có hoạt tính lớn nên dễ hình thành lớp màng dung dịch rắn hoặc ô xýt. Như vậy, bề mặt chi tiết khác xa kim loại gốc, có tác dụng bảo vệ chi tiết, quá trình hao mòn chỉ xảy ra trên bề mặt này. Trong thực tế luôn luôn tồn tại quá trình chuyển hoá từ bề mặt chi tiết sau gia công đến bề mặt chi tiết làm việc ổn định. Đó là quá trình chạy rà tất yếu, vì vậy để nhanh chóng rà khít, giảm hao mòn trong quá trình này người ta phải: + Gia công bề mặt chi tiết có độ bóng gần bằng độ bóng chi tiết khi làm việc ổn định. + Giới hạn chế độ tải vận tốc trong quá trình chạy rà và lúc mới sử dụng. 1.2.4. Một số dạng hao mòn, hư hỏng chủ yếu 1.2.4.1. Hao mòn ô xy hoá Khái niệm: là dạng phá hoại dần dần bề mặt chi tiết ma sát, thể hiện ở sự hình thành và bong tách các lớp màng cấu trúc thứ cấp, do tương tác giữa bề mặt kim loại bị biến dạng dẻo với ô xy và các phân tử môi trường. + Hao mòn ô xy hoá loại 1: lớp màng cấu trúc thứ cấp là dung dịch rắn giữa kim loại gốc và các nguyên tố khác. + Hao mòn ô xy hoá loại 2: lớp màng cấu trúc thứ cấp là ô xýt kim loại. Điều kiện hình thành: - Tốc độ hao mòn ô xy hoá phải lớn nhất so với các quá trình khác. - Để quá trình hao mòn là ổn định thì: V Ô xy hoá ≥ V hao mòn Quá trình cân bằng động. sự hình thành lớp màng cấu trúc thứ cấp phải nhanh hơn sự phá hoại xảy ra trên nó. Nghĩa là, chi tiết luôn luôn có lớp bảo vệ. - Xảy ra trong môi trường có ô xy, trong phạm vi cho phép của tải trọng và vận tốc. - Xảy ra ở ma sát khô, ma sát tới hạn. Vì ma sát ướt đã có màng dầu. 7 Chương 1*Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô - Biên soạn- Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành Bảng 1.2. Đặc tính bề mặt khi hao mòn ô xy hóa + Độ bóng: ∇ 10 ÷ 14 + Nhiệt độ bề mặt: < 100 0 C + Chiều sâu phá hoại: δ = 100 ÷300A 0 + Tốc độ phá hoại: 0,01μm/h ∇ 9 ÷ 13 < 200 0 C δ = 1000A 0 0,05μm/h 1.2.4.2. Tróc loại 1 Khái niệm: là một dạng hư hỏng bề mặt, thể hiện ở sự hình thành và bong tách các mối liên kết cục bộ giữa hai bề mặt ma sát do biến dạng dẻo vì lực (không nhiệt). Nguyên nhân: do ảnh hưởng của tải trọng lớn (áp suất tiếp xúc cục bộ cao) mà hai bề mặt bị biến dạng dẻo mạnh, bề mặt dính sát nhau ở khoảng cách ô tinh thể, nguyên tử bề mặt này khuyếch tán sang bề mặt khác và hình thành liên kết. * F 1 < F lk < F 2 Æ tróc và đắp vào * F lk > F 1 ,F 2 Æ tróc rời tạo thành hạt mài * F lk < F 1 ,F 2 Æ không tróc Điều kiện hình thành: - Tốc độ tróc là lớn nhất. - Ma sát khô và giữa hai bề mặt không có lớp trung gian ngăn cách. - Vận tốc trượt nhỏ (v < 0,1m/s) kịp cho các nguyên tử khuyếch tán. Hình1.9. Đặc tính bề mặt tróc loại 1 - Áp suất tiếp xúc p > [p], ứng với giới hạn chảy của vật liệu. Tróc loại 1 rất nhạy cảm với hai bề mặt có cùng loại vật liệu. Tróc loại 1 chịu ảnh hưởng lớn của độ cứng bề mặt, độ cứng bề mặt tăng sẽ giảm tróc loại 1. Đặc tính bề mặt: hình 1.9 + Chiều sâu phá hoại: δ = 0,5mm. + Nhiệt độ bề mặt: <50 0 C + Độ bóng bề mặt: ∇3 ÷ ∇4 + Tốc độ phá hoại: 10 ÷15μm/h. 1.2.4.3. Tróc loại 2 Khái niệm: là dạng phá hoại do biến dạng vì nhiệt, làm mềm nhũn bề mặt khi nhiệt độ tăng do vận tốc trượt tăng. Hao mòn ô x y hoá loại 1 Hao mòn ô xy hoá loại 2 ô x ýt Dun g d ị ch Kim lo ạ i Kim lo ạ i 8 Chng 1*Chn oỏn trng thỏi k thut ụ tụ - Biờn son- Trn Thanh Hi Tựng, Nguyn Lờ Chõu Thnh Nguyờn nhõn: do nh hng vn tc trt lm cho nhit cỏc b mt tng cao, xy ra s dớnh kt gia hai chi tit ma sỏt v s phỏ hu b mt hoc b mt b bin dng nh lỳn, nt iu kin hỡnh thnh: - Vn tc trt ln. 25 ữ30m/s. - Nu vn tc trt ln, ti ln thỡ trúc loi 2 cng mónh lit. - Nhy cm vi chi tit cú nhit núng chy thp. Bin phỏp chng trúc loi 2: - Ph lờn b mt ma sỏt 1 lp kim loi Bo, vanai, cú kh nng chu nhit . - Dựng vt liu chu nhit. Kim loi gc Vựng chu nh hng nhit Hỡnh1.10. c tớnh b mt trúc loi 2 c tớnh b mt: - Chiu sõu phỏ hoi: < 0,1mm. - Nhit tip xỳc: 1500 0 C. - Tc phỏ hoi: 1 ữ5m/h. 1.2.4.4. Mi mũn Khỏi nim: l dng phỏ hoi b mt chi tit do tn ti cỏc ht cng gia hai b mt ma sỏt t ngoi vo hoc t chi tit trúc ra. Dng phỏ hoi: co xc, ct phoi t vi. Cú hai dng mi mũn: mi mũn c hc hoc mi mũn c hoỏ. iu kin hỡnh thnh: Vn tc mi l ln nht so vi cỏc quỏ trỡnh khỏc. Tuy nhiờn, iu kin ny khụng cht ch trong trng hp cú c trúc. gọỳ c KL cổùng ọ maỡ i haỷt cổùng ọ = KL m H H < 0,6: mi mũn c hoỏ (bin dng do tng, khụng ct phoi) 0,6: mi mũn c hc (ct phoi t vi) Nu b mt chi tit tip xỳc vi khi lng ln ht mi thỡ xy ra mi mũn c hoỏ, vỡ khi ú cỏc ht mi trt lờn nhau v trt i m khụng cú lc ct. Bng 1.3. c tớnh b mt khi mi mũn. Mi mũn c hoỏ Mi mũn c hc P v P v 9 Chương 1*Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô - Biên soạn- Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành ∇ 7÷12 + Độ bóng: ∇ 5÷10 0 + Nhiệt độ bề mặt: 50 C 50 0 C 2000A 0 + Chiều sâu phá hoại: δ = 0,2mm [ 0,5 μm/h + Tốc độ phá hoại: 0,5÷50μm/h 1.2.4.5. Mỏi Do thay đổi tải trọng tuần hoàn trên các chi tiết, sinh ra các vết nứt tế vi. Các vết nứt này được phát triển từ bề mặt chi tiết vào kim loại gốc dẫn đến gãy do mỏi. Chi tiết điển hình là trục khuỷu. Ví dụ: trục khuỷu động cơ D6-3D12 gãy 40 ÷ 50%. Kết cấu trùng điệp bằng không. Nguyên nhân: trong quá trình sửa chữa không chú ý đến kết cấu tránh ứng suất tập trung: góc lượn, hoặc trong lắp ghép do sai lệch tâm các ổ trục, tạo tải trọng làm hỏng trục bạc. Biện pháp chống mỏi: tăng chất lượng bề mặt, mài hết các vết nứt, tránh tập trung ứng suất, bảo đảm đồng tâm lắp ráp, chống tải phụ, hạn chế tải trọng lớn đột ngột. 1.2.4.6. Xâm thực Hiện tượng rỗ, hà, sâu, sắc cạnh ở phương pháp tuyến, thường phát triển ở vùng bề mặt sạch do tác dụng của dòng chảy tại khu vực áp suất nhỏ hơn áp suất bay hơi bão hòa. Các vị trí thường gặp: trên bề mặt cánh bơm và vỏ bơm tại cửa ra, bề mặt ngoài của lót xi lanh Biện pháp chống xâm thực: mạ lớp kim loại cứng trên bề mặt. 1.2.5. Luận đề cơ bản của lý thuyết hao mòn 1.2.5.1. Luận đề 1 Cơ sở: hao mòn do nhiều quá trình khác nhau gây ra, ký hiệu là P 1,2 , tương ứng tốc độ quá trình v 1,2 , Trong bất kỳ điều kiện ma sát nào cũng diễn ra quá trình với tốc độ lớn nhất v P . Phát biểu luận đề: “Dạng hao mòn được quyết định bởi quá trình P, diễn ra trên bề mặt ma sát với tốc độ lớn nhất v ”. P Hệ quả: khi sự hao mòn là ổn định, tốc độ phá hoại các bề mặt làm việc (tốc độ hao mòn) không thể lớn hơn tốc độ của quá trình quyết định dạng hao mòn. Tức là: v ph < v p Ý nghĩa: - Cơ sở xác định dạng hao mòn. - Cơ sở để điều khiển quá trình hao mòn. - Tránh hư hỏng, điều khiển chỉ tồn tại hao mòn ô xi hoá (dạng hao mòn có tốc độ nhỏ nhất) Điều kiện: v ox >v ph (v ox = v p ) 10 [...]... 1.3 HAO MÒN, HƯ HỎNG MỘT SỐ CHI TIẾT ĐIỂN HÌNH 1.3.1 Hao mòn xy lanh 1.3.1.1 Điều kiện làm việc - Chịu nhiệt độ cao và biến thiên không đều: Động cơ xăng: Tmax = 2800 0K Động cơ Diesel: Tmax = 2200 0K Vùng trên chịu nhiệt độ cao hơn vùng dưới và thay đổi trong một chu kỳ - Chịu ma sát lớn, đặc biệt đối với động cơ cao tốc Ở khu vực sát buồng cháy thường phải chịu ma sát khô và tới hạn, vùng dưới ma sát. .. Thành trong Séc măng sở dĩ ma sát lớn và mài mòn nhiều (nhất là séc măng khí thứ nhất) là do áp suất tiếp xúc của séc măng tác dụng lên vách xi lanh lớn, tốc độ trượt lớn mà bôi trơn lại rất kém, bị ăn mòn hoá học và mài mòn bởi các tạp chất sinh ra trong quá trình cháy hoặc có lẫn trong khí nạp và trong dầu nhờn 1.3.3.2 Hao mòn séc măng Mòn P = 3 ÷ 5 kg Mòn Mòn lưng Hình 1.19 Hao mòn sec măng Hình 1.20... đề 1 mới chỉ giải quyết các vấn đề điều khiển quá trình hao mòn, nhưng không cho phép khắc phục hao mòn hư hỏng, vì vẫn còn tồn tại hao mòn ô xi hoá Vấn đề là làm sao giảm hao mòn ô xi hoá Nội dung luận đề: "Tính chống mòn khi hao mòn ô xi hoá được quyết định bởi cường độ hình thành và tính chất các cấu trúc thứ cấp xuất hiện trong quá trình ma sát. " Ở đây có thể hiểu: cấu trúc thứ cấp không chỉ là... Điều đó bù trừ với số lần tác dụng lực Do đó chốt khuỷu và cổ trục chính mòn đều hơn 1.3.2.3 Hao mòn trục khuỷu không có qui luật Hao mòn, hư hỏng không bình thường, do các dạng kết cấu đặc biệt của trục khuỷu 15 Chương 1*Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô - Biên soạn- Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành Dạng hao mòn Dạng hao mòn Hình 1.18 Hao mòn trục khuỷu không qui luật - Do thanh truyền chế tạo... hao mòn khác động cơ diesel, T nhưng định tính như nhau Động cơ 1 xi lanh mòn cổ chính bằng 1/2 lượng mòn cổ biên Động cơ nhiều xi lanh cổ giữa thường mòn nhiều hơn Z Tiếp xúc trục bạc, nếu có hạt mài thì hạt mài đọng lại Hình 1.17 Đồ thị lực tác gây hao mòn ở giữa nhiều hơn dụng lên chốt khuỷu Giả sử hao mòn tỷ lệ thuận với lực tác dụng (áp lực) và thời gian (số lần) tác dụng của nó thì qui luật hao. .. xupáp nạp thường mòn nhiều, lý do là khí nạp rửa sạch màng dầu bôi trơn hoặc do ngưng tụ sản phẩm gây mòn 14 N N Hình 1.16 Dạng hao mòn hướng kính của xi lanh Chương 1*Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô - Biên soạn- Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành 1.3.2 Hao mòn trục khuỷu 1.3.2.1 Điều kiện làm việc - Trục khuỷu làm việc trong điều kiện bôi trơn ma sát ướt, nhưng có khi ma sát khô hoặc tới... 150÷2500C, do nhiệt truyền từ buồng cháy qua piston thanh truyền hoặc do bản thân ma sát giữa trục và bạc - Chịu ma sát lớn - Tải trọng biến thiên, có tính chất va đập và phân bố không đều - Vận tốc trượt khá lớn: 5 ÷10m/s - Chịu mài mòn: do lọc dầu không sạch hoặc do các hạt mài 1.3.2.2 Hao mòn trục khuỷu có qui luật Hao mòn, hư hỏng bình thường do qui luật làm việc của trục khuỷu Theo đồ thị hình 1.17... mòn Hình 1.15 Dạng mòn hướng trục của xi lanh 1.3.1.3 Hao mòn theo phương hướng kính Theo phương lực ngang N xi lanh bị mòn nhiều nhất dọc theo chiều trục 1.3.1.4 Hao mòn không theo qui luật Trong vùng nhiều bụi, khoảng giữa xi lanh mòn nhiều do bụi (hạt mài tỷ lệ với vận tốc trượt) Bụi càng nhiều qui luật mòn càng tăng về phía dưới - Mòn nhiều theo phương vuông góc lực ngang N thì lý do là piston bị... cơ cao tốc Ở khu vực sát buồng cháy thường phải chịu ma sát khô và tới hạn, vùng dưới ma sát tới hạn và ma sát ướt - Môi trường: sản vật cháy chứa các chất ăn mòn như: CO2, NO, SO2 kết hợp với nước tạo thành các axit - Chịu tải trọng lớn và thay đổi theo chu kỳ Ma sát giữa séc măng và xi lanh phụ thuộc vào lực ép của séc măng lên xi lanh: Pxi = Px + ki.Pkt Pxi-lực của séc măng thứ i tác dụng lên xi lanh... lanh và theo góc quay của trục khuỷu được biểu diễn như hình 1.14 0 180 360 180 360 720 540 540 Hình 1.14 Áp suất(do N) tác dụng lên thành xi lanh theo các Vận tốc trượt do tiếp xúc giữa séc măng và thân piston thay đổi lớn Hao mòn của xi lanh tỷ lệ thuận với lực, vận tốc trượt, nhiệt độ Đó là hao mòn có qui luật 1.3.1.2 Hao mòn xy lanh theo phương dọc trục p_áp suất v_Vận tốc t_nhiệt độ p v t Dạng mòn . Nguyễn Lê Châu Thành CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT MA SÁT VÀ HAO MÒN 1.1. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ MA SÁT VÀ HAO MÒN 1.1.1. Khái niệm về ma sát 1.1.1.1. Quan điểm cổ. dạng ma sát + Ma sát trượt. + Ma sát lăn. + Ma sát xoay. - Dựa vào sự tham gia của chất bôi trơn: + Ma sát ướt. + Ma sát khô. + Ma sát